水泥混凝土路面施工早期裂紋防治措施

陳佳，趙文宣

（1. 沁陽市鑫龍路橋工程有限公司，河南 焦作 454550；2. 河南省建鑫建筑工程有限公司，河南 焦作 454750）

伴隨公路工程建設規模的不斷擴大，水泥混凝土路面作為主要路面結構形式，也得到了極大的發展。在其迅速發展的同時，也面臨著諸多問題。尤其是早期病害問題，將對汽車駕駛的安全性造成極大影響。于水泥混凝土路面而言，路面破壞是一個復雜的過程，其涉及的原因較多，但路面損壞及服務功能徹底喪失的首要原因即為路面裂紋。當產生裂紋之后，因行車荷載及環境等因素的影響，水泥混凝土路面板的整體性將漸漸喪失，直至完全被破壞。為有效控制水泥混凝土路面施工早期裂紋病害，必須先了解裂紋產生的危害性，分析其產生原因，只有這樣才能保證采取的防治措施科學、可行，才能最大限度提高路面施工質量。

1 早期裂紋產生的危害性

水泥混凝土路面早期裂紋是指在施工、養生階段，混凝土路面因非荷載等因素產生的微小裂縫，一般此類裂縫縱向深度不超過 3cm，且不會貫穿混凝土板現象，其長度不等，相比混凝土板寬度，通常在其 50% 以內。于混凝土板整體性而言，此類裂紋影響不大，且在通車運營前期，往往也不會對行車舒適性、安全性造成嚴重影響。但隨著公路使用年限的不斷增加，在長期行車荷載、自然因素等影響下，將會嚴重影響水泥混凝土路面強度及使用性能。此類病害通常出現于混凝土板上部，相比混凝土面層厚度，其厚度極小，往往認為不會影響混凝土面層強度。但當混凝土板受到荷載影響后，此類裂紋極易產生應力集中情況，從而進一步擴展裂紋長度，并不斷延伸，這種情況下將會破壞混凝土板，導致斷裂等病害產生。

2 混凝土路面早期裂紋產生原因

2.1 塑性收縮

澆筑混凝土后，在其還未硬化前由于混凝土表面水分消散出現的收縮被稱為塑性收縮。此原因產生的裂紋，其長度范圍為 0.12～2mm，深度一般不會超過50mm。塑性收縮裂紋往往會向混凝土板邊緣延伸，產生的主要原因為相比混凝土內部到表面的泌水速率，水泥混凝土新鋪表面水分蒸發速率過快，且無法及時補充水分，導致混凝土表面水分缺乏，過于干燥，從而濕度梯度產生于混凝土表面，最終產生開裂現象。

2.2 溫度收縮

因氣溫高低不同，水泥混凝土路面溫度峰值出現的時間也所有差異，通常情況下，氣溫較高時，可出現于攤鋪后 6～8 小時；氣溫較低時，則出現于攤鋪后 8～10 小時。因水化反應，當到達溫度峰值后，路面內部溫度將有所上升，可升高 10℃。峰值過后，混凝土路面溫度則會隨之降低，同時將有較大溫度梯度出現于路面內部，進而產生混凝土裂紋。

2.3 自收縮

水化過程中，水泥水分消耗過大，將大大減小混凝土相對濕度，進而導致毛細孔、凝膠孔液面彎曲，降低體積，出現自收縮問題。如水泥混凝土強度等級在 C40以上時，其具有較低水膠比，此時具有較大自收縮情況，且往往產生于早期。當混凝土沒有添加緩凝劑時，其自收縮現象一般在初凝階段即產生，尤其在澆筑 1 天內速度最快，相比 28 天自收縮值，在澆筑后 1 天內可達到 60% 左右，這種情況下，將導致硬化階段混凝土出現微裂紋。

3 水泥混凝土路面早期裂紋防治措施

3.1 原材料方面

（1）水泥選擇。水泥混凝土路面施工，必須按照“高強度、耐磨性好、抗凍性強及干縮小”的原則，合理選用水泥材料。當前最常用的水泥材料主要是普通硅酸鹽水泥。但此類材料往往具有較大干縮性，且早期強度不高，水化熱情況嚴重，進而導致早期裂紋現象的發生。于水泥早期水化程度而言，水泥細度、水泥組成是主要影響因素，同時還會對混合料內游離水含量造成一定影響，進而對水泥混凝土收縮產生影響。為此，在水泥選擇時，應對其引起混凝土干縮程度進行充分考慮，以此為標準，按照由大至小的順序可分為礦渣水泥、普通水泥、早強水泥及粉煤灰水泥。

（2）集料級配。于水泥混凝土工作性能及用水量而言，集料級配是否合理影響較大。通常來講，連續級配、間斷級配是混凝土混合料石料級配的兩種類型，兩種級配類型相比，連續級配更具優勢，不易出現離析問題。在混凝土板早期裂紋防治施工中，粗顆粒含量的增加，則會降低水泥、水等材料的用量，進而降低產生混凝土干縮的幾率，這有利于防止早期裂紋產生。

（3）用水量控制。在空氣干燥情況下，混凝土逐步硬化。此時大量水分會被蒸發，進而減小體積，出現收縮。同時，在水化反應中，水泥所需水量較小，而大部分水分的作用是用于混凝土工作性能、和易性等調節工作，隨后該水分將被蒸發，在該環節早期裂紋極易產生。為此，在配合比設計時，必須盡量減小水灰比，合理控制單位用水量。

（4）應用減水劑。作為表面活性物質，減水劑可被當做是水泥分散劑使用，減水劑摻加后，將吸附在水泥顆粒表面，進而增加顆粒表面溶化層厚度，增大顆粒間距，且有一層界面膜存于水泥、水界面上，以避免顆粒凝聚，促使水泥漿由凝聚體向分散性結構轉變，且釋放出凝聚體內大量游離水，進而提升混合料潤滑性能，達到和易性改善的作用。除此之外，減水劑的摻加，還能減少水、水泥等材料用量，達到混凝土流動性及早期強度增強的目的。

3.2 施工方面

第一，混合料振搗。混凝土澆筑過程中，應盡可能選用功率較大的平板振動器進行施工，要求振搗充分、均勻，且能提出混凝土內的水泥漿體。

第二，切縫處理。為避免出現貫穿裂縫，切縫時間選擇是否合理極為關鍵。一般應盡早確定切縫時間，通常可選擇在混凝土板上選用鐵釘等劃線的方式確定切縫時間，當痕跡難以刻出時，則可進行切縫施工，切縫時應避免出現啃邊情況。

第三，養護施工。澆筑完混凝土之后，養護施工是否到位對混凝土板早期裂紋產生起決定作用。當環境相對濕度在 94% 以上，水泥混凝土硬化時，體積極易產生微膨脹現象；相反，則產生收縮現象。為此，必須盡可能降低水分蒸發，直到水泥混凝土抗拉強度滿足設計要求，才能起到防治早期裂紋產生的作用。目前，養護常選用薄膜、草袋等方式，要求完成施工作業后，及時進行路面養生，養護過程中，如水分不足，則需灑水保濕。

4 結束語

綜上所述，在交通量快速增長、運輸工具大型化及車輛超載嚴重的今天，公路使用壽命也受到了極大的挑戰。水泥混凝土路面是公路路面結構的主要形式之一，在其使用過程中，往往會出現不同程度裂紋現象，此類病害的產生，將大大降低水泥混凝土承載力、耐久性及防水能力。隨著道路使用年限的增加，裂紋將逐步擴展，并發展為貫穿型裂縫，不僅會加劇路面損壞程度，還會對行車舒適性及安全性造成嚴重影響。為避免水泥混凝土路面早期裂紋產生，必須找出其產生原因，只有這樣才能采取科學、有效的措施予以防治，才能達到良好防治效果。